特許 6959097 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6959097

(24)【登録日】2021年10月11日

(45)【発行日】2021年11月2日

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20211021BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20211021BHJP

   H01M 8/04694 20160101ALI20211021BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20211021BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20211021BHJP

   B60L 50/70 20190101ALN20211021BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/0432

   H01M8/04 J

   H01M8/04694

   B60K11/02

   !H01M8/10 101

   !B60L50/70

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-199998(P2017-199998)

(22)【出願日】2017年10月16日

(65)【公開番号】特開2019-75254(P2019-75254A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】特許業務法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂上 祐一

(72)【発明者】

【氏名】小山 貴志

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 良

(72)【発明者】

【氏名】山藤 考弘

【審査官】 西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１０９６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１５−００９０３９０（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０４ − ８／０６６８

Ｈ０１Ｍ ８／１０

Ｂ６０Ｌ ５０／００ − ５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素と酸素とを電気化学反応させ、前記電気化学反応に伴って水を生成する燃料電池（１０）と、
前記燃料電池から回収された水を貯蔵する貯水部（３１、３５）と、
前記燃料電池から熱を受け取った熱交換媒体と外気とを熱交換し、前記燃料電池で発生した熱を系外に放出する熱交換器（２２）と、
水の蒸発潜熱を利用して前記熱交換器を冷却するために、前記貯水部の水を前記熱交換器に散布する散布部（３９）と、
前記散布部からの水の散布に関する異常を判定する異常判定部（５０）とを備え、
前記異常判定部は、前記熱交換器に水を散布していない場合における前記熱交換器の放熱量の理論値である理論放熱量と、前記熱交換器に水を散布した場合における前記熱交換器の放熱量の実測値である実測放熱量との差に基づいて、前記異常の判定を行う燃料電池システム。

【請求項2】

前記異常判定部は、前記熱交換器に流入する前記熱交換媒体の温度および流量と、前記熱交換器を通過する前記外気の温度および流量に基づいて前記理論放熱量を取得する請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記異常判定部は、前記熱交換器に流入する前記熱交換媒体の温度と、前記熱交換器から流出した前記熱交換媒体の温度に基づいて前記実測放熱量を取得する請求項１または２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

水素と酸素とを電気化学反応させ、前記電気化学反応に伴って水を生成する燃料電池（１０）と、
前記燃料電池から回収された水を貯蔵する貯水部（３１、３５）と、
前記燃料電池から熱を受け取った熱交換媒体と外気とを熱交換し、前記燃料電池で発生した熱を系外に放出する熱交換器（２２）と、
前記熱交換器に流入する前記熱交換媒体の温度である入口温度を検出する入口温度検出部（２６）と、
前記熱交換器から流出した前記熱交換媒体の温度である出口温度を検出する出口温度検出部（２７）と、
水の蒸発潜熱を利用して前記熱交換器を冷却するために、前記貯水部の水を前記燃料電池に散布する散布部（３９）と、
前記散布部からの水の散布に関する異常を判定する異常判定部（５０）とを備え、
前記異常判定部は、前記熱交換器は、前記熱交換器に水を散布する前の前記入口温度と前記出口温度との差と、前記熱交換器に水を散布している際の前記入口温度と前記出口温度との差に基づいて、前記異常の判定を行う燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池を冷却するための熱交換器に水を散布する燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、車両に搭載された燃料電池の生成水を回収してタンクに貯蔵し、貯蔵水をラジエータに散布してラジエータの冷却能力を向上させることが提案されている。また、特許文献２では、燃料電池システムの冷却系において、冷却水ポンプの消費電力から冷却系回路の異常を判定することが提案されている。そこで、特許文献１の構成において、特許文献２の異常判定を適用することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３４３３９６号公報

【特許文献2】特開２００９−１７０３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献２のように、ポンプの消費電力によって異常判定を行う場合には、ポンプの消費電力を検出するために電流センサや電圧センサが必要となる。

【0005】

また、特許文献１のように、ラジエータに水を散布する構成では、散布ノズルの目詰まりによる異常発生が想定される。散布ノズルの目詰まりによって、散布ノズルに供給される水の圧損が増大して流量が減少するが、これに伴うポンプの消費電力の変化は小さく、かつ、ポンプの消費電力の絶対値も小さいことから、異常判定を精度良く行うことが困難である。

【0006】

本発明は上記点に鑑み、燃料電池を冷却するための熱交換器に水を散布する燃料電池システムにおいて、簡易な構成で精度良く異常判定を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水素と酸素とを電気化学反応させ、電気化学反応に伴って水を生成する燃料電池（１０）と、燃料電池から回収された水を貯蔵する貯水部（３１、３５）と、燃料電池から熱を受け取った熱交換媒体と外気とを熱交換し、燃料電池で発生した熱を系外に放出する熱交換器（２２）と、水の蒸発潜熱を利用して熱交換器を冷却するために、貯水部の水を熱交換器に散布する散布部（３９）と、散布部からの水の散布に関する異常を判定する異常判定部（５０）とを備え、異常判定部は、熱交換器に水を散布していない場合における熱交換器の放熱量の理論値である理論放熱量と、熱交換器に水を散布した場合における熱交換器の放熱量の実測値である実測放熱量との差に基づいて、異常の判定を行うことを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、熱交換器の理論放熱量および実測放熱量に基づいて、熱交換器への水の散布に関する異常判定を行うことで、新たな構成を追加することなく、簡易な構成で異常判定を行うことができる。

【0009】

また、熱交換器の放熱量は、ポンプの消費電力量に比較して絶対値が大きい。このため、熱交換器への水の散布量が不足する異常が発生した場合に、熱交換器の放熱量の変化は、ポンプの電力量の変化よりも大きくなる。したがって、熱交換器の放熱量に基づいて熱交換器への水の散布に関する異常判定を行うことで、異常判定を精度よく行うことができる。

【0010】

なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。

【図2】第１実施形態の燃料電池システムの冷却系を示す概念図である。

【図3】第１実施形態の燃料電池システムの制御系を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態の燃料電池システムの異常判定制御を示すフローチャートである。

【図5】第２実施形態の燃料電池システムの異常判定制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態に係る燃料電池システムを示す全体構成図である。この燃料電池システムは、電気自動車の一種である、いわゆる燃料電池車両に適用されており、車両走行用電動モータ等の電気負荷に電力を供給する。

【0013】

図１に示すように、燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、図示しないインバータ等の電気機器に電力を供給するように構成されている。インバータは、燃料電池１０から供給された直流電流を交流電流に変換して走行用モータ（負荷）に供給してモータを駆動する。

【0014】

本第１実施形態では、燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。

【0015】

燃料電池１０には、水素供給通路１１を介して水素が供給され、空気供給通路１２を介して酸素が供給される。燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。

【0016】

（負極側）Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
（正極側）２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ
この電気化学反応のためには、燃料電池１０内の電解質膜は、水分を含んだ湿潤状態となっている必要がある。このため、燃料電池１０に供給される水素および空気を加湿し、これらの加湿されたガスを燃料電池１０に供給することで、燃料電池１０内の電解質を加湿するように構成されている。燃料電池１０に供給される水素および空気の加湿は、図示しない加湿装置等によって行うことができる。

【0017】

上記電気化学反応に用いられなかった未反応の酸素は、排気通路１３を介して燃料電池１０から排気ガスとして排出される。また、燃料電池１０では電気化学反応により生成水が発生し、この水分は排気ガスに含まれた状態で、排気通路１３を介して燃料電池１０から排出される。

【0018】

燃料電池１０は発電の際、上記電気化学反応により熱が発生する。燃料電池１０は、発電効率のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。また、燃料電池１０内部の電解質膜は、所定の許容上限温度を超えると、高温により破壊されるため、燃料電池１０を許容温度以下に保持する必要がある。

【0019】

図２に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１０に冷却水を循環供給する冷却水通路２０を備えている。冷却水通路２０には、冷却水を循環させるための冷却水ポンプ２１が設けられている。

【0020】

冷却水通路２０には、ラジエータ２２が設けられている。ラジエータ２２は、燃料電池１０により高温となった冷却水と、ファン２２ａにより送風された外気とを熱交換させ、燃料電池１０で発生した熱を系外に放出する熱交換器である。ファン２２ａの回転は、後述の制御部５０によって制御される。

【0021】

冷却水通路２０には、ラジエータ２２と並列してサブラジエータ２３が設けられている。サブラジエータ２３は、冷却水と大気とを熱交換する熱交換器であり、燃料電池２の高負荷時などラジエータ２２のみでは冷却能力が不足する場合に補助的に用いられる。

【0022】

冷却水通路２０には、冷却水をラジエータ２２をバイパスさせるためのバイパス通路２４が設けられている。バイパス通路２４はラジエータ２２と並列的に設けられている。

【0023】

冷却水通路２０とバイパス通路２４の分岐部には、冷却水制御バルブ２５が設けられている。冷却水制御バルブ２５は、バルブ開度を調整することで、ラジエータ２２に流れる冷却水流量と、バイパス通路２４に流れる冷却水流量の比率を調整することができる。

【0024】

冷却水通路２０における燃料電池１０の出口側には、燃料電池１０から流出した冷却水の温度を検出する第１水温センサ２６が設けられている。燃料電池１０から流出した冷却水の温度（つまり、燃料電池１０の出口温度）は、ラジエータ２２に流入する冷却水の温度（つまり、ラジエータ２２の入口温度）ということもできる。

【0025】

冷却水通路２０におけるラジエータ２２の出口側には、ラジエータ２２から流出した冷却水の温度を検出する第２水温センサ２７が設けられている。ラジエータ２２から流出した冷却水の温度（つまり、ラジエータ２２の出口温度）は、燃料電池１０に流入する冷却水の温度（つまり、燃料電池１０の入口温度）ということもできる。

【0026】

図１に戻り、燃料電池１０の排気ガスが通過する排気通路１３には、気液分離器３０が設けられている。気液分離器３０は、排気ガスに含まれる燃料電池１０の生成水を回収する水回収部を構成している。

【0027】

気液分離器３０の下方には、第１タンク３１が設けられている。気液分離器３０には、気液分離器３０の水を第１タンク３１に供給する連通路３０ａが設けられている。連通路３０ａの端部は、第１タンク３１の内部に位置している。

【0028】

気液分離器３０で回収した燃料電池１０の生成水は、第１タンク３１に貯蔵される。第１タンク３１は、気液分離器３０の鉛直方向下方に設ける必要があり、設置スペースを大きくすることが難しい。このため、第１タンク３１としては小型のタンクが用いられる。

【0029】

第１タンク３１には、貯蔵水の水位が下限値を下回っているか否かを検出する下限液面センサ３１ａが設けられている。また、第１タンク３１には、内部の余分な水や空気を排出するための排出通路３１ｂが設けられている。排出通路３１ｂは、第１タンク３１の上部に設けられている。第１タンク３１の水位が上限値を超えた場合に、第１タンク３１の水が排出通路３１ｂを介して外部に排出される。

【0030】

第１タンク３１の貯蔵水は、タンク間通路３２を介して第２タンク３５に供給可能となっている。タンク間通路３２には、第１タンク３１の貯蔵水を第２タンク３５に供給するためのタンク間ポンプ３３が設けられている。タンク間通路３２におけるタンク間ポンプ３３の下流側には、水の逆流を防ぐ逆止弁３４が設けられている。

【0031】

第２タンク３５には、第１タンク３１から供給された水が貯蔵される。第２タンク３５は、第１タンク３１より容積が大きくなっている。本実施形態では、第１タンク３１がサブタンク、第２タンク３５がメインタンクとして位置付けられる。

【0032】

第２タンク３５には、貯蔵水の水位が上限値を上回っているか否かを検出する上限液面センサ３５ａが設けられている。また、第２タンク３５には、外部連通部３５ｂが設けられている。外部連通部３５ｂは、第２タンク３５の内部から余分な空気を排出する目的と、第２タンク３５に外部から水を供給する目的に用いられる。

【0033】

第２タンク３５の貯蔵水は、散布用通路３６を介して散布部３９に供給される。散布部３９は、ラジエータ２２の表面に水を散布する目的でタンク貯蔵水を使用する水使用部である。

【0034】

散布用通路３６には、第２タンク３５の貯蔵水を散布部３９に供給するための散布用ポンプ３７が設けられている。散布用通路３６における散布用ポンプ３７の下流側には、水の逆流を防止する逆止弁３８が設けられている。

【0035】

散布用ポンプ３７は、散布部３９に供給する水の流量を調整可能となっている。散布用ポンプ３７による流量調整は、例えば電圧制御あるいはデューティ比制御によって行うことができる。

【0036】

散布部３９は、散布用通路３３の先端部に設けられている。散布部３９は、ラジエータ２２の風上側（つまり、車両前方側）において、ラジエータ２２の上側部分の近傍に配置されている。

【0037】

散布部３９は、水が流入可能な内部空間を有する筐体と、筐体内部と外部とを連通し、水を散布可能な複数の連通孔（例えば、噴射ノズル）を有している。散布部３９の連通孔はラジエータ２２に対向しており、散布部３９の連通孔からラジエータ２２の表面に水を散布することができる。

【0038】

ラジエータ２２に水を散布することで、ラジエータ２２の表面で水が蒸発する。この水の蒸発潜熱を利用してラジエータ２２の冷却能力を向上させることができる。

【0039】

散布部３９による水の散布は、燃料電池１０の発電量増大に伴って燃料電池１０の発熱量が増大し、冷却水温度が上昇した場合に行われる。つまり、散布部３９による水の散布は、ラジエータ２２の冷却能力を向上させる必要がある場合に行われる。

【0040】

例えば、燃料電池１０の出口温度が所定の許容上限温度に到達した場合に、散布部３９による水の散布を行うことができる。許容上限温度は、燃料電池１０の電解質膜の耐熱温度（例えば１１０℃程度）に基づいて決定すればよく、任意に設定可能な値である。

【0041】

図３に示すように、燃料電池システムには、制御部５０が設けられている。制御部５０は、燃料電池システムを構成する各制御対象機器の作動を制御する制御部である。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。

【0042】

制御部５０には、水温センサ２６、２７、液面センサ３１ａ、３５ａ、外気温センサ５１、車速センサ５２等から各種情報が入力する。外気温センサ５１は、外気温を検出するセンサであり、車速センサ５２は燃料電池車両の速度を検出するセンサである。

【0043】

制御部５０から、冷却水ポンプ２１、ラジエータファン２２ａ、冷却水制御バルブ２５、タンク間ポンプ３３、散布用ポンプ３７等の各制御対象機器に制御信号が出力される。制御部５０は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに基づいて、各制御対象機器の作動を制御することができる。

【0044】

さらに制御部５０には、冷却水ポンプ２１の回転数、ラジエータファン２２ａの回転数、冷却水制御バルブ２５のバルブ開度が入力するようになっている。

【0045】

本実施形態の制御部５０は、散布部３９からラジエータ２２に水を散布する際に、水の散布に関する異常が発生しているか否かの異常判定を行う。水の散布に関する異常は、散布部３９から必要量の水がラジエータ２２に散布されないこと、つまりラジエータ２２への水の散布量が不足することで発生する。

【0046】

水の散布に関する異常は、散布用通路３６、散布用ポンプ３７、散布部３９等の不具合によって発生することが想定される。これらの機器の不具合としては、例えば散布部３９の目詰まり、散布用ポンプ３７の故障、散布用通路３６での水漏れ等が考えられる。

【0047】

ラジエータ２２に必要量の水が散布されない場合には、ラジエータ２２の表面で蒸発する水の量が少なくなり、水の蒸発潜熱によるラジエータ２２の放熱量を増大させる効果が低くなる。そこで、本実施形態では、制御部５０は、ラジエータ２２の放熱量に基づいて水の散布に関する異常が発生しているか否かの異常判定を行う。

【0048】

本実施形態では、ラジエータ２２の実測放熱量から理論放熱量を減算した値が所定値を下回っている場合に、水の散布に関する異常が発生していると判定する。

【0049】

理論放熱量は、ラジエータ２２に水を散布していない場合のラジエータ２２の放熱量の理論値である。ラジエータ２２の理論放熱量は、ラジエータ２２に流入する冷却水の温度および流量と、ラジエータ２２を通過する外気の温度および風量に基づいて取得することができる。

【0050】

冷却水の流量は、冷却水ポンプ２１の回転数および冷却水制御バルブ２５のバルブ開度に基づいて取得することができる。外気の風量は、車速およびラジエータファン２２ａの回転数に基づいて取得することができる。

【0051】

実測放熱量は、ラジエータ２２に水を散布している場合のラジエータ２２の放熱量の実測値である。ラジエータ２２の実測放熱量は、ラジエータ２２の入口温度と出口温度の差、冷却水流量、冷却水の比熱等から算出することができる。

【0052】

本実施形態の所定値は、放熱量を用いた異常判定の基準となる異常判定基準値であり、ラジエータ２２に水を散布することで増大するラジエータ２２の放熱量に基づいて予め設定すればよい。所定値は、ラジエータ２２への水の散布量、散布された水のうちラジエータ２２の表面で蒸発する水の割合、水の蒸発潜熱等に基づいて設定することができる。水の散布量は、散布部３９に供給される水の流量、散布部３９のノズル径等に基づいて取得できる。散布部３９に供給される水の流量は、散布部３９に水を供給する際の散布用ポンプ３７の回転数に基づいて取得できる。

【0053】

次に、ラジエータ２２への水の散布に関する異常を判定する異常判定制御を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４に示す異常判定制御は、制御部５０によって実行されるメインルーチンの一部であり、所定周期で繰り返し実行される。

【0054】

まず、散布部３９からラジエータ２２に水の散布が行われているか否かを判定する（Ｓ１０）。この結果、ラジエータ２２に水の散布が行われていないと判定された場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、異常判定処理を終了する。

【0055】

一方、ラジエータ２２に水の散布が行われていると判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、外気温、車速、冷却水ポンプ２１の回転数、ラジエータファン２２ａの回転数、ラジエータ２２の入口温度、ラジエータ２２の出口温度、冷却水制御バルブ２５のバルブ開度等の各種情報を取得する（Ｓ１１）。

【0056】

冷却水ポンプ２１の回転数および冷却水制御バルブ２５のバルブ開度に基づいて冷却水の流量を取得することができる。車速およびラジエータファン２２ａの回転数に基づいて、外気の流量を取得することができる。

【0057】

次に、Ｓ１１で取得した各種情報に基づいて、ラジエータ２２の理論放熱量を取得し（Ｓ１２）、ラジエータ２２の実測放熱量を取得する（Ｓ１３）。

【0058】

次に、ラジエータ２２の実測放熱量から理論放熱量を減算した放熱量の差が所定値を上回っているか否かを判定する（Ｓ１４）。この結果、放熱量の差が所定値を上回っていると判定された場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していないと判定する（Ｓ１５）。

【0059】

一方、放熱量の差が所定値を上回っていないと判定された場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していると判定する（Ｓ１６）。

【0060】

以上説明した本実施形態によれば、ラジエータ２２の理論放熱量および実測放熱量に基づいて、ラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行っている。これにより、新たな構成を追加することなく、ラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行うことができる。

【0061】

また、ラジエータ２２の放熱量は、散布用ポンプ３７の消費電力量に比較して絶対値が大きい。このため、ラジエータ２２への水の散布量が不足する異常が発生した場合に、ラジエータ２２の放熱量の変化は、散布用ポンプ３７の電力量の変化よりも大きくなる。したがって、ラジエータ２２の放熱量に基づいてラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行うことで、異常判定を精度よく行うことができる。

【0062】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、異常判定制御の内容が異なっている。上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【0063】

ラジエータ２２への水の散布を開始すると、水の蒸発潜熱によってラジエータ２２の放熱能力が向上し、ラジエータ２２の出口温度が低下する。このため、ラジエータ２２への水の散布を開始すると、ラジエータ２２に水を散布する前よりも、ラジエータ２２の入口温度と出口温度の差（以下、「ラジエータ出入口温度差」という。）が拡大する。

【0064】

このため、本第２実施形態では、制御部５０は、ラジエータ２２への水散布前のラジエータ出入口温度差と、ラジエータ２２への水散布中のラジエータ出入口温度差に基づいて、ラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行っている。本第２実施形態では、ラジエータ２２への水散布前のラジエータ出入口温度差からラジエータ２２への水散布中のラジエータ出入口温度差を減算した値が所定値を下回っている場合に、水の散布に関する異常が発生していると判定する。

【0065】

本第２実施形態の所定値は、ラジエータ出入口温度差を用いた異常判定の基準となる異常判定基準値であり、ラジエータ２２に水を散布することで低下するラジエータ２２の出口温度に基づいて予め設定すればよい。

【0066】

図５に示すように、本第２実施形態の異常判定制御では、燃料電池１０の出口温度が許容上限温度を上回っているか否かを判定する（Ｓ２０）。この結果、燃料電池１０の出口温度が許容上限温度を上回っていないと判定された場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、異常判定制御を終了する。

【0067】

一方、燃料電池１０の出口温度が許容上限温度を上回っていると判定された場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ラジエータ２２の入口温度と出口温度を取得し、ラジエータ２２への水散布前のラジエータ出入口温度差を取得する（Ｓ２１）。

【0068】

次に、散布部３９からラジエータ２２への水の散布を開始する（Ｓ２２）。そして、ラジエータ２２の入口温度と出口温度を取得し、ラジエータ２２への水の散布中のラジエータ出入口温度差を取得する（Ｓ２３）。

【0069】

次に、ラジエータ２２への水散布中のラジエータ出入口温度差からラジエータ２２への水散布前のラジエータ出入口温度差を減算した減算値が所定値を上回っているか否かを判定する（Ｓ２４）。この結果、減算値が所定値を上回っていると判定された場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していないと判定する（Ｓ２５）。一方、減算値が所定値を上回っていないと判定された場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していると判定する（Ｓ２６）。

【0070】

以上説明した本第２実施形態によれば、水を散布する前後のラジエータ２２の出入口温度に基づいて、ラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行っている。これにより、新たな構成を追加することなく、ラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行うことができる。

【0071】

また、ラジエータ２２を流通する冷却水温度は、散布用ポンプ３７の消費電力量に比較して絶対値が大きい。このため、ラジエータ２２への水の散布量が不足する異常が発生した場合に、ラジエータ出入口温度の変化は、散布用ポンプ３７の電力量の変化よりも大きくなる。したがって、ラジエータ２２の出入口温度に基づいてラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行うことで、異常判定を精度よく行うことができる。

【0072】

また、ラジエータ２２が劣化すると、ラジエータ２２の放熱性能が低下することがあり得る。このような場合においても、ラジエータ２２の出入口温度に基づいてラジエータ２２への水の散布に関する異常判定を行うことで、異常判定を精度よく行うことができる。

【0073】

また、本第２実施形態において、水の散布前と水の散布中で水散布以外の条件が変化すると、異常判定の精度に影響を与えることがあり得る。水散布以外の条件とは、外気温、車速、冷却水ポンプ２１の回転数、ファンラジエータ２２ａの回転数、冷却水制御バルブ２５の開度等の冷却水温度に影響を与える条件である。

【0074】

このため、上述の異常判定制御において、Ｓ２１を実行した後、水の散布によってラジエータ出口温度が低下してからできるだけ短時間でＳ２３を実行することが望ましい。これにより、水散布以外の条件が変化することをできるだけ回避でき、異常判定の精度が低下することを抑制できる。

【0075】

また、水の散布前と水の散布中で水散布以外の条件が変化した場合には、これらの条件の変化に基づいてラジエータ出入口温度差を補正するようにしてもよい。

【0076】

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

【0077】

（１）上記各実施形態の構成において、散布用ポンプ３７の消費電力を検出するようにし、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していると判定された場合に、散布用ポンプ３７の消費電力に基づいて異常の原因を分類するようにしてもよい。制御部５０に散布用ポンプ３７の駆動電圧値および駆動電流値が入力するように構成することで、制御部５０は散布用ポンプ３７の消費電力を取得可能となる。

【0078】

例えば、散布部３９の目詰まりが発生した場合には、散布用ポンプ３７の消費電力が大きくなる。また、散布用通路３６で水漏れが発生した場合には、散布用ポンプ３７の消費電力が小さくなる。このため、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していると判定された場合に、散布用ポンプ３７の消費電力が目詰まりを判定するために基準値を上回っていれば、散布部３９の目詰まりに起因する異常が発生していると判断することができる。また、ラジエータ２２への水の散布に関する異常が発生していると判定された場合に、散布用ポンプ３７の消費電力が水漏れを判定するために基準値を下回っていれば、冷却水の水漏れに起因する異常が発生していると判断することができる。

【0079】

（２）上記各実施形態では、燃料電池１０の生成水を貯蔵する貯水部として２つのタンク３１、３５を設けた例について説明したが、これに限らず、貯水部を１つのタンクとしてもよい。

【符号の説明】

【0080】

１０ 燃料電池
２２ ラジエータ（熱交換器）
３０ 気液分離器
３１ 第１タンク（貯水部）
３５ 第２タンク（貯水部）
３７ 散布用ポンプ
３９ 散布部
５０ 制御部（異常判定部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】